砒砂巖區(qū)是我國水土流失問題最嚴重的區(qū)域之一。為研究砒砂巖坡面土壤剝蝕率的影響因素及W-OH材料對其的改良效果,以內(nèi)蒙古自治區(qū)準格爾旗地區(qū)砒砂巖為研究對象,采用模擬沖刷試驗方法研究了沖刷流量（2,3,4 L/min）、坡度（5°,7.5°,10°）以及W-OH噴灑濃度（1%,2%,3%）對砒砂巖坡面土壤剝蝕率和微結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:（1）砒砂巖坡面剝蝕率沿坡面方向逐漸減小,且隨著沖刷流量和坡度的增大而增大;（2）在流量、坡度固定條件下,隨著W-OH溶液濃度的提高,砒砂巖坡面土壤剝蝕率改善效果越明顯,坡面的抗蝕性能提升越高,當(dāng)濃度超過2%時,對坡面固結(jié)效果較為明顯;（3）SEM試驗結(jié)果說明W-OH溶液可以對砒砂巖顆粒進行有效地包裹,從而防止水分侵蝕,提高坡面抗蝕性,這與溶液濃度和噴灑量關(guān)系密切,也與坡度和沖刷流量有一定相關(guān)性。研究結(jié)果將對W-OH用于砒砂巖坡面治理提供一定的理論支撐。 

【文章來源】：水土保持學(xué)報. 2020,34(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

室內(nèi)模擬邊坡沖刷系統(tǒng)示意

由圖2可知,在所有流量、坡度情況下,斷面剝蝕率均隨著坡長方向延伸而逐漸降低,同等侵蝕條件下,坡頭侵蝕情況比坡腳嚴重,同時流量和坡度越大,坡面整體的剝蝕率也越大。經(jīng)計算,在沖刷流量為2,3,4 L/min、坡面坡度為5°,7.5°,10°的條件下,坡面整體平均剝蝕率分別為6.93×10-4,13.60×10-4,21.28×10-4,15.70×10-4,27.47×10-4,38.53×10-4,23.05×10-4,49.42×10-4,78.91×10-4 kg/(s·m2)。從以上數(shù)據(jù)來看,斷面剝蝕率不是隨著坡長方向線性降低的簡單函數(shù),而是與坡長具有一定相關(guān)關(guān)系[17-19],根據(jù)上述曲線,可初步判斷斷面剝蝕率與斷面位置的關(guān)系可能是一個“凹函數(shù)”,且隨著流量、坡度的增大,“凹”的程度越大。因而,對每組的4個數(shù)據(jù)進行Dr=Ae-Bx函數(shù)擬合。式中:Dr為砒砂巖坡面平均剝蝕率(kg/(m2·s));x為斷面與坡頂?shù)木嚯x(m);A和B為回歸系數(shù)。9種條件下的斷面剝蝕率規(guī)律見表2。

對砒砂巖及不同濃度W-OH-砒砂巖固結(jié)體進行了SEM掃描(圖4)。掃描結(jié)果顯示,砒砂巖顆粒呈層狀分布,分布較為分散,顆粒棱角分明,表面光滑,顆粒間黏結(jié)性較差(圖4a)。當(dāng)表面噴灑不同濃度W-OH溶液后,溶液滲透入松散的砒砂巖顆粒中并在表面慢慢固化包裹,形成一層柔性固結(jié)層,砒砂巖遇到溶液后會發(fā)生一定的微膨脹,發(fā)生部分脫落現(xiàn)象,同時溶液對顆粒進行包裹后,棱角開始消失,表面變得粗糙,空隙逐漸被固結(jié)材料填充,形成顆粒間交聯(lián)黏結(jié)。W-OH濃度從1%到3%過程中,固結(jié)、包裹和黏結(jié)效果逐漸提高(圖4b、c和d),同時當(dāng)噴灑量及濃度增加時,可以將砒砂巖顆粒有效黏結(jié)在一起,形成一個具有一定強度的整體,從而提高坡面的抗侵蝕和抗沖性。結(jié)合能量色散X射線光譜儀(EDS, Energy Dispersive Spectrometer)對W-OH-砒砂巖的固結(jié)體中的C元素進行了分析(圖4e和f),其中圖4f中C元素在固結(jié)體表面均有分布,覆蓋了近1/3的區(qū)域,說明表面均有W-OH材料包裹,同時與SEM特征進行對照,從而進一步說明了W-OH材料已經(jīng)在砒砂巖顆粒表面進行了包裹。圖4 不同條件下的砒砂巖顆粒的微形態(tài)及C元素分布

【參考文獻】：
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